[发明专利]一种薄层疏水的燃料电池膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，所述膜电极包括质子交换膜以及涂覆在所述质子交换膜两侧的疏水催化层，所述疏水催化层由催化剂墨水涂覆在质子交换膜表面后形成，所述催化剂墨水包括催化剂、质子导体聚合物、疏水剂以及溶剂，所述疏水剂为氟硅油和四氟化碳的混合溶液。

2.根据权利要求1所述的一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的所述催化剂包括碳载铂或碳载铂合金，其中，所述催化剂中铂的质量分数为20％～60％。

3.根据权利要求2所述的一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的质子导体聚合物为5％～10％nafion溶液。

4.根据权利要求1所述的一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，所述疏水剂中，所述氟硅油和四氟化碳的质量比为1:(2～30)。

5.根据权利要求1所述的一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的溶剂为有机溶剂和水的混合物，其中，所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇或正丙醇中的一种或多种，所述有机溶剂和水的质量比为(1～5)：1。

6.根据权利要求3所述的一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，位于所述质子交换膜阳极一侧的疏水催化层中，所述铂的载量为0.05～0.2mg/cm²；

位于所述质子交换膜阴极一侧的疏水催化层中，所述铂的载量为0.3～0.6mg/cm²；

在所述疏水催化层中，所述氟硅油的质量分数为1～15wt％；

在所述疏水催化层中，所述催化剂与所述nafion溶液中全氟磺酸聚合物的质量比为(2～5)：1；

在所述疏水催化层中，所述催化剂与所述溶剂的质量比为1:(8～50)。

7.根据权利要求1所述的一种薄层疏水的燃料电池膜电极，其特征在于，所述质子交换膜为Nafion膜，所述质子膜厚度为10～25um。

8.一种如权利要求1～7任一所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将催化剂、质子导体聚合物、疏水剂以及溶剂混合并分散均匀，形成催化剂墨水，然后将催化剂墨水喷涂至质子交换膜的两侧表面，形成疏水催化剂层，得到所述燃料电池膜电极。

9.根据权利要求8所述的一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述分散依次采用超声分散和高速均质分散，其中，所述超声分散的时间为10～30min，超声频率为20～40kHz；所述高速均质分散的时间为30～60min，转速为5000～10000rpm。

10.根据权利要求8所述的一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述喷涂的工艺参数如下：喷头流量6～15mL/min，吸盘加热温度80～130℃，喷头高度距离吸盘的高度20～40cm。